JPH026842A - ガス処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ガス処理装置に関する。

（従来の技術） 一般に、所定のガスを用いて被処理物の処理を行うガス
処理装置、例えばオゾン処理装置では、オゾンの酸化作
用を利用して、所望の処理、例えば水等の殺菌処理、半
導体製造工程におけるフォトレジストのアッシング処理
（灰化処理）等を行う。

例えば、水等の殺菌処理に用いるオゾン殺菌装置では、
処理部としての殺菌槽内に、例えば放電等によって酸素
（Ｏｚ）からオゾン（ｏ３）を生成させるオゾン供給装
置からオゾンを含むガスを供給し、この殺菌槽内でオゾ
ンと水とを接触させて水の殺菌処理を行う。

なお、この殺菌槽には、熱あるいは触媒等の作用により
オゾンを分解して除害するオゾン除害装置が設けられて
おり、殺菌槽内に導入されたオゾンは、このオゾン除害
装置を通って大気中に放出されるよう構成されている。

また、フォトレジスト膜は、エツチング過程を経た後に
は半導体ウェハの表面から除去される必要がある。この
ような場合のフォトレジスト膜を除去する処理にてアッ
シング処理が行われている。

このアッシング処理は、温調手段により温度制御自在な
載置台上の予め定められた位置に被処理基板、たとえば
半導体ウェハを載置し、このウェハ周囲を気密状態に設
定する。この時、このウェハ対向位置に複数の開口を有
する平板が配設されており、この平板の上記開口から加
熱された上記ウェハ表面にアッシングガスを供給する。

このアッシングガスは、例えば酸素供給源を備えたオゾ
ン発生器により生成されたオゾンを使用し、このオゾン
から上記ウェハの熱により発生する酸素ラジカルの作用
により、上記ウェハ表面に被着した膜、たとえばフォト
レジスト膜をアッシング除去する。そして、このアッシ
ング後のガスは排気機構により排気するものである。

このようなアッシング処理技術は、たとえば特開昭５２
−２０７６８号公報により開示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記説明の従来のガス処理装置、例えば
オゾン殺菌装置あるいはアッシング装置では、充分な処
理効果を得るためには、常に処理部に大量のオゾンを供
給し、処理部内のオゾン濃度を所定値以上に保つ必要が
ある。このため、オゾン供給装置および未反応のオゾン
を分解して除害するためのオゾン除害装置として高能力
の大型な装置が必要となり、装置全体が大型化し、その
コストも高くなるという問題と、処理ガスの原料例えば
酸素を多量に使用し、ランニングコストが増大するとい
う問題かあった。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べて処理ガスを有効に利用することにより、
オゾン生成装置やオゾン除害装置の小形化をおよび製造
コストの低減を図ることができるとともに、ランニング
コストの低減を図ることのできるガス処理装置を提供し
ようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、オゾンを含むガスを、被処理物を収
容する処理部に供給してオゾン処理を行うガス処理装置
において、前記オゾン処理済みのオゾンを含むガスを循
環させる手段を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、原料ガスを酸化性ガス発生器へ供給し
て生成した酸化性ガスを含有するアッシングガスを被処
理基板表面に供給し、この被処理基板表面に被着された
膜を除去するガス処理装置において、アッシング後の排
ガスを上記酸化性ガス発生器を介して循環させる手段を
具備したことを特徴とする。

（作　用） 本発明のガス処理装置では、処理ガス例えばオゾンを含
むガスを循環させて再利用することにより、従来に較べ
てオゾンを有効に利用することができるので、オゾン生
成装置やオゾン除害装置を小形化することができる。

したがって、ガス処理装置全体の小形化と製造コストの
低減を図ることができるとともに、原料ガスの消費量を
減少させることができ、ランニングコストの低減を図る
ことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

例えば殺菌処理を行う対象として水を貯留するオゾン殺
菌装置の貯留槽１の下部には、水供給ポンプ２を介挿さ
れた水供給配管３が設けられており、この水供給配管３
は、殺菌槽４に設けられた気液混合装置５に接続されて
いる。さらに、この気液混合装置５には、例えば無声放
電等の放電によって酸素からオゾンを発生させるオゾン
供給装置６からオゾンを含むガスを供給するためのオゾ
ン供給配管７が接続されており、この気液混合装置５で
水とオゾンを含むガスとを混合し、この水の殺菌処理を
行うよう構成されている。なお、上記オゾン供給装置６
としては、水の電気分解によってオゾンを得る方式の装
置を利用してもよく、特にその発生方式を限定するもの
ではない。

また、上記殺菌槽４の上部には、空気取り入れ口８が設
けられており、殺菌ｔ！４の下部には、処理済み水導出
ポンプ９、液体流量調節器１０、オゾン分解器１１を介
挿された処理済み水導出配管１２が設けられており、液
位制御装置１３によって液体流量調節器１０を制御する
ことにより、殺菌槽４内の液位を所定の液位に保ちなが
ら殺菌処理を行った処理済み水を殺菌槽４から貯留槽１
に戻すよう構成されている。

さらに、上記殺菌槽４と上記オゾン供給袋装置６との間
には、オゾンを含むガスを循環させて再利用するための
オゾン循環配管１４が設けられている。すなわち、この
オゾン循環配管１４には気液分離装置１５、オゾン循環
ポンプ１６、気体流量調節器１７が介挿されており、気
液混合装置５を介して一旦殺菌槽４内に導入されたオゾ
ンを含むガスを、気液分離装置１５で水分を除去した後
、気体流量調節器１７で所定流量に調節しながらオゾン
供給装置６に導入するよう構成されている。

なお、気液分離装置１５は、オゾンを含むガス中の水分
を除去してオゾン供給装置６における放電時の水分の影
響を除去するもので、例えば、フィルタ等によって水ミ
ストを除去する装置、気体に回転流を形成して水ミスト
を遠心力により除去する装置、気体を冷却して湿分を除
去する装置、シリカゲルあるいはゼオライト等の触媒を
用いて湿分を除去する装置等を単独で、あるいは組合せ
て用いることができる。

上記構成のこの実施例のオゾン殺菌装置では、水供給ポ
ンプ２を駆動することにより、貯留槽１から殺菌槽４の
気液混合装置５に水を供給するとともに、この気液混合
装置５にオゾン供給袋ｒＩｔ６からオゾンを含むガスを
供給し、ここで水とオゾンを含むガスとを混合し、殺菌
処理を行う。そして、液位制御装置１３および液体流量
調節器１０によって殺菌ｔｅ４内の液位を所定の液位に
保ちながら、殺菌処理を行った処理済み水を殺菌槽４か
ら貯留槽１に戻し、水を循環させながら殺菌処理を行う
。

この時、オゾン循環配管１４のオゾン循環ポンプ１６お
よび気体流量調節器１７によって、殺菌槽４とオゾン供
給装置６との間でオゾンを含むガスを所定流量で循環さ
せながら殺菌処理を行う。

したがって、従来オゾン除害装置によって分解され排気
されていたオゾンを再利用することができ、効率的に有
効にオゾンを利用することができる。

このため、従来に較べてオゾン供給装置６を小形化する
ことができるとともに、オゾン除害装置も不用、あるい
はｌｈ形化することができ、オゾン処理装置全体の小形
化とコストの低減を図ることができる。

次に、本発明装置を半導体ウェハのアッシング処理に適
用した実施例について第２図〜第５図を参照して説明す
る。

アッシング処理が行われる処理室２１内には、たとえば
真空吸着機構（図示せず）で被処理基板、たとえば半導
体ウェハ２２を保持可能な如く載置台２３が設けられて
いる。この載置台２３には、温度調節器２４に接続して
いる加熱手段、たとえばヒーター２５が内設しており、
この載置台２３を介して保持したウェハ２２を間接的に
加熱可能としている。このような載置台２３上方の対向
位置には、この載置台２３表面と平行状態に所定の間隔
を開けて図示しない複数の開孔を有する平板２６が設け
られている。この平板２６の上部には放射形状の空間２
７が形成されており、この空間２７には上記ウェハ２２
のアッシング処理に使用するアッシングガスを流入させ
るためのガス流路２８が接続している。このガス流路２
８には、気体流ｆｆｉ調節器２９を備えた酸化性ガス発
生器、たとえばオゾン発生器３０が接続しており、さら
に、このオゾン発生器３０には、オゾン発生の原料とな
る原料ガス共給源、たとえば酸素供給１１Ｘ３１が接続
している。この酸素供給源３１は、たとえば酸素ボンベ
を使用することにより、交換を容易とすることができる
。この酸素供給源３１および上記オゾン発生器３０の間
にはバルブ、たとえば電磁バルブ３２が介在し、この電
磁バルブ３２の切換えにより上記オゾン発生器３０およ
び酸素供給源３１の接続、もしくは上記オゾン発生器３
０および循環装置３３の接続を可能としている。この循
環装置３３は、ガス流路２８により上記電磁バルブ３２
および上記処理室２１内部に接続しており、この循環装
置３３および処理室２１の間にはバルブ、たとえば電磁
バルブ３４が介在し、この電磁バルブ３４の切換えによ
り上記循環装置３３および処理室２１の接続、もしくは
上記処理室２１および排気機構３５の接続を可能として
いる。

この排気機構３５は、上記処理室２１内の雰囲気を排気
可能としており、上記アッシングガス中に含有するオゾ
ンを分解排気するオゾン分解器（図示せず）を備えてい
る。また、この処理室２１内の雰囲気を排気する場合、
上記排気機構３５のみならず短時間で強制的に排気を行
うために、上記処理室２１および気体流量調節器２つを
接続しているガス流路２８が分岐してガスバージ機構３
６が接続している。

このように上記電磁バルブ３２を上記オゾン発生器３０
および循環装置３３間に上記ガス流路２８を設定し、さ
らに上記電磁バルブ３４を上記循環装置３３および処理
室２１間に上記ガス流路２８を形成することにより、ガ
スを循環する手段、すなわちオゾン発生器３０、気体流
量調節器２９、処理室２１、循環装置３３の間でガスを
循環させるガス循環路を形成し、上記循環装置３３でこ
のガス循環路内に充満したガスの循環を可能としている
。このようにしてアッシング装置が構成されている。

次に、上述したアッシング装置の動作を説明する。

まず、処理室２１の気密を解除し、この処理室２１の上
部および下部の相対的な昇降移動等によりこの処理室２
１を開け、内部の載置台２３上に被処理基板、たとえば
半導体ウェハ２２を搬送する。そして、このウェハ２２
を上記載置台２３表面の予め定められた位置に設定し、
保持する。そして、上記処理室２１内部を気密に設定す
る。この時すでに、上記載置台２３は温度調節器２４に
接続しているヒーター２５により所望する温度、たとえ
ば１５０〜５００℃程度に加熱されており、この載置台
２３の熱により上記設定したウェハ２２を均一に加熱す
る。次に、原料ガス供給装置、たとえば酸素供給源３１
から原料ガス、たとえば酸素ガス、たとえば２〜３Ｊ２
程度を処理室２１、ガス流路２８等からなる反応系に充
填した後、アッシングに必要な所定流量、たとえば２０
Ｊ２／ｓｉｎでオゾン発生器３０へ供給する。この時、
上記酸素ガスの供給時には電磁バルブ３２により上記酸
素供給源３１およびオゾン発生器３０を接続状態とし、
所望量の酸素をオゾン発生器３０に供給する。そして、
上記オゾン発生器３０で所望する濃度、たとえば１００
　ｇ　／　ｌ’のオゾンを発生させ、この濃度のオゾン
を含有する酸素ガス、すなわちアッシングガスを気体流
量調節器２９で所望流量、たとえば２０β／ｓｉｎに設
定して、上記処理室２１の上方に設けられている空間２
７内に流入する。この時、上記所望するアッシングガス
流量は第３図に示すように、縦軸をアッシング速度、横
軸をアッシングガス流量とし、オゾン濃度１００　ｇ　
／　ｒａ３での６インチ半導体ウェハのアッシング速度
の特性例から、高いアッシング速度を得るためにはアッ
シング流量を１５〜２０Ｊ２１１ｎ程度以上が好ましい
ことがわかる。

そして、この空間２７に流入したアッシングガスは、平
板２６に設けられた複数の開孔（図示せず）から上記処
理室２１内の載置台２３上に設定されているウェハ２２
表面に供給する。

ここで、上記ウェハ２２の熱により上記アッシングガス
中のオゾンが分解されて酸素ラジカルが発生し、この酸
素ラジカルの強い酸化力により上記ウェハ２２表面に被
着している膜、たとえばフォトレジスト膜をアッシング
除去する。この時、上記電磁バルブ３４により循環装置
３３および処理室２１を接続状態としており、上記循環
装置３３の動作により上記アッシング処理後のアッシン
グ排ガスは循環装置３３を介して上記オゾン発生器３０
に戻し、このガスを再びオゾン発生器３０および気体流
量調節器２９を介して処理室２１内へ供給する。このよ
うに上記ガス循環路内を上記ウェハ２２のアッシング処
理に必要な時間、循環させる。そして、上記ウェハ２２
のアッシング処理が終了した後、上記電磁バルブ３４を
切換えて上記処理室２１および排気機溝３５を接続状態
とし、排気機構３５にて処理室２１内の排気を行う。

同時にガスバージ機構３６にて処理室２１内にガス、た
とえば窒素ガスあるいはエアーをパージして上記排気を
短時間で強制的に行う。そして、上記ウェハ２２を処理
室２１外部に搬出し、また、次のウェハを搬入して上記
処理を繰返す。

このようにオゾン発生器３０を通してアッシングガスを
循環する方式（第４図Ａ）、また、上記オゾン発生器３
０を通さないでアッシングガスを循環させる方式（第４
図Ｂ）、さらにまた、アッシングガスを循環させない従
来の方式（第４図Ｃ）のアッシング時間経過に対する上
記アッシングガス中のオゾン濃度変化の比較を第５図に
示す。この特性例から、オゾン発生器を通してアッシン
グガスを循環する方式およびアッシングガスを循環させ
ない従来の方式では、はぼ同様に安定したオゾン濃度の
アッシングガスによる処理となっているが、オゾン発生
器を通さないでアッシングガスを循環する方式では、ア
ッシング時間が経過するに従いオゾン濃度が低下してい
る。これは、アッシング処理によりオゾンが分解され、
さらにオゾンの寿命が短いため上記のようなオゾン濃度
の低下が発生し、アッシング時間経過に伴ってアッシン
グ処理が困難となることがわかる。また、上記オゾン発
生器を通してアッシングガスを循環する方式では、上記
したようにアッシング時間経過に対するオゾン濃度変化
がアッシングガスを循環させない従来の方式と同様に安
定しており、これはアッシングガス中の酸素量が十分で
あるため、再びオゾン発生器を通すことによりオゾンを
発生させることが可能となっている。しかも半導体ウェ
ハ１枚に対して一定量、すなわち上記２〜３β程度の酸
素を複数回循環させて従来同様のアッシング速度でアッ
シングを行うことができ、たとえばウェハ２２表面の膜
厚１μｍのレジストをアッシング除去する場合に、アッ
シングガスを循環させない従来の方式で使用する酸素ｆ
Ｈ１５〜２０Ｊ２に比べ、酸素使用量を大幅に低減させ
ることが可能となる。

上記実施例ではアッシングガスの量を２〜３βとして説
明したが、これに限定するものではなく、アッシングガ
ス循環系の容積に応じて変化させても同様な効果が得ら
れる。また、上記実施例では半導体ウェハのアッシング
処理について説明したが、これに限定するものではなく
、たとえばＬＣＤ基板等のアッシング処理についても同
様な効果を得ることができる。

また、上記実施例では酸化性ガス発生器としてオゾン発
生器を例に挙げて説明したが、これに限定するものでは
なく、アッシング作用を有する他のガスの発生器、たと
えば窒素酸化物発生器としても同様の効果が得られる。

以上述べたようにこの実施例によれば、被処理基板をア
ッシング後のアッシング排ガスを酸化性ガス発生器を介
して循環させる手段を具備したことにより、酸化性ガス
濃度の低下したアッシング排ガスを上記酸化性ガス発生
器に戻し、ここで再び所望濃度の酸化性ガスを含有する
アッシングガスを発生させ、上記被処理基板表面へ供給
してアッシング処理させるように上記アッシングガスを
循環させるため、上記酸化性ガスの原料である原料ガス
の消費量を減少させることができ、ランニングコストを
低減させることが可能となる。

また、原料ガス消費量が減少するため、原料ガス供給源
、たとえば原料ガスボンベの交換回数を減らすことがで
き、装置稼働率を向上させることが可能となる。

［発明の効果］ 上述のように、本発明のガス処理装置によれば、処理ガ
ス例えばオゾンを含むガスを循環させて再利用すること
により、従来に較べてオゾンを有効に利用することがで
きるので、オゾン生成装置やオゾン除害装置を小形化す
ることができ、ガス処理装置全体の小形化と製造コスト
の低減を図ることができるとともに、原料ガスの消費量
を減少させることができ、ランニングコストの低減を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をオゾン殺菌装置に適用した一実施例を
示す構成図、第２図は本発明をアッシング装置に適用し
た一実施例を示す構成図、第３図は第２図のアッシング
ガス流量説明図、第４図、第５図は第２図のオゾン濃度
の経時変化説明図である。 １・・・・・・貯留槽、２・・・・・・水供給ポンプ、
３・・・・・・水供給配管、４・・・・・・殺菌槽、５
・・・・・・気液混合装置、６・・・・・・オゾン供給
装置、７・・・・・・オゾン供給配管、８・・・・・・
空気取り入れ口、９・・・・・・処理済み水導出ポンプ
、１０・・・・・・液体流量調節器、１１・・・・・・
オゾン分解器、１２・・・・・・処理済み水導出配管、
１３・・・・・・液位制御装置、１４・・・・・・オゾ
ン循環配管、１５・・・・・・気液分離装置、］６・・
・・・・オゾン循環ポンプ、１７・・・・・・気体流量
調節器。 出願人　　　　　　チル九州株式会社 代理人　弁理士　　須　山　佐　− （ほか１名） 第２図 第１ ７−ルングカ°スン几！Ｌ　（ｌ／ｍ１ｎ）第３図 第４図へ 第４図Ｂ 第４図Ｃ アリレンゲ暗闇（秒） 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）オゾンを含むガスを、被処理物を収容する処理部
   に供給してオゾン処理を行うガス処理装置において、 前記オゾン処理済みのオゾンを含むガスを循環させる手
   段を設けたことを特徴とするガス処理装置。
2. （２）原料ガスを酸化性ガス発生器へ供給して生成した
   酸化性ガスを含有するアッシングガスを被処理基板表面
   に供給し、この被処理基板表面に被着された膜を除去す
   るガス処理装置において、アッシング後の排ガスを上記
   酸化性ガス発生器を介して循環させる手段を具備したこ
   とを特徴とするガス処理装置。